迷思概念

第二章 文獻探討

本章將針對研究主題相關之理論及概念，進行文獻整理與探討。共分為三節，第一 節為迷思概念，說明迷思概念的定義與特質，以及如何矯正迷思概念；第二節為程式設 計迷思概念，說明程式設計的困難處，和常見的程式設計方面迷思概念，以及如何矯正 程式設計的迷思概念；第三節為教學回饋，說明教學回饋的種類與教學回饋的效益，再 探討迷思概念方面的回饋。

第一節 迷思概念

一、 迷思概念的定義與特質

迷思概念(misconception)的意思是指在學習過程中，學習者對某種概念有特定的想 法與認知。而這些特定的錯誤概念會造成在學習過程中負面的效果與影響後續的概念的 建立。通常每一項科目的各主題都有一些特定的迷思概念，而這些就是在各主題下大部 分的學生經常會有錯誤觀念的地方，在此狀況下學生們會產生差不多的錯誤或。

迷思概念(misconception)之詞最早出現在「An evaluation of certain popular science misconceptions」(Hancock, 1940)。迷思概念在一開始的研究中都是以科學 現象為主，包含小尺度之日常生活的物理化學現象、到大尺度之宇宙地球的自然現象。

這些錯誤的想法不但阻礙了學習，也對於人們的行為模式有一定的影響力。而現今被廣 泛的解釋成在這領域概念中是有別於多數專家們的思維，進而推倒出錯誤的結果或是在 學習過程中因為某些觀點不同所造成阻礙(Treagust, 1988)。

「概念」在數學相關研究中經常在探討程序型與知識型得知識，程序性知識可定義 為怎麼辦到某件事情的；概念性知識可解釋成是何種原因此任務會適合該操作程序。雖 然程序型與概念型知識常常是分開討論的，但是在數學這方面其實無法完全的分開 (Morales, 2014; Rittle-Johnson & Schneider, 2015)。像在代數的課題中，往往是 需要約一年的時間來教導代數相關的概念，但是在往後的數學課程裡，這將會變成程序 上的計算過程，所以其實是混和再一起學習的。而在數學的代數課程中也被提到有迷思 概念的現象，以下(1)學生知道如何使用「=」，但是不知其真正的意義，(2)學生知道「-」

8

的使用方式，但不知道何時可以在等號兩邊互相乘負號，(3)學生知道如何使用變數，

卻會因為方程式相關的專有術語與變數而影響計算流程(Booth, 2011; Revival, 2014)。

在國小五年級力與運動的概念中，也存在著一些令他們困惑的迷思概念，例如動摩 擦力、靜摩擦力、最大靜摩擦力相互關係的概念、物體加速度的影響、地心引力(超距 力)對物體的影響、為什麼有重量(F=m*a)與質量的概念。在國小的階段大部分的學生會 以之前對此現象或概念的認知做解釋，但因為有些現象是相較抽像的，所以學生難以接 受並延伸應用，在一些有預設理想狀況的題目中，學生往往還是把摩擦力列入計算，這 也是因為他們在直覺感官上認為一定會有摩擦力，無法理解「理想狀況」的意義(彭泰 源 & 張惠博, 1999)。

像是在國、高中生的理化課程中，經常出現的迷思概念有光學原理、成像過程、浮 力、原子結構、化學式平衡、平衡常數等等。例如:學生在液體現象之迷思概念約分為表 面張力、內聚力與附著力、毛細作用等等。有些是因為專有名詞上所造成的概念混淆、

科學方面概念連結有所缺失(例如:熱漲冷縮)、基本定義、錯誤的直覺...等，所造 成學生有錯誤的想法(陳建偉, 2008)。而一些研究中也指出在國中階段所建立的概念與 思考、判斷模式會隨著年紀有所改變，在學習過程中概念與相關知識上會有所增長與矯 正，漸漸的思考判斷模式會趨向於「科學知識或概念推論而形成的假設」，取代「直接觀 察而形成的假設」(廖焜熙, 2001)。

在其他科學研究方面也指出，海洋科學概念上有部分的迷思概念會因為科學專有詞 彙上所造成的，會讓學生因為字面上的意義認為是其它意思或自行理解成其它概念。也 有些迷思概念是明顯受到媒體的影響導致有錯誤的相關概念，因為某些專有的詞彙每天 都會在各種傳播媒體上不斷的被灌輸錯誤的用法與概念(Lwo, Chang, Tung, & Yang, 2013)。

然而科學的迷思概念通常有以下的特性：(1)他們有別於同領域專家的想法；(2)單 一或少數的迷思概念具有普遍性（即很多不同個體都擁有之）；(3)許多迷思概念是難以 改變的；(4)迷思概念有時涉及另有信仰系統(alternative belief system)，這些系統 的想法會導致錯誤的概念連結；(5)學生所具有的迷思概念可能來自於自己學過的先輩 知識。

9

二、 迷思概念的矯正

在學習任何一個學科時，都會有些迷思概念產生，而這些迷思概念往往會影響到學 習的過程。學生如有一些先備知識是跟正要學的概念吻合，或是先備知識支持一些因果 關係的推論，那他們在這方面的學習會是更容易、有效率的；但如果他們的這些先備知 識是與現在要學習的事物有所衝突或矛盾，那將會阻礙他們建立這些新的觀念。而有些 迷思概念是會因團體互相影響而產生的，所以要先釐清學生的迷思概念與學習時有困難 的地方，再針對這方面做教學上的調整(Akbaş & Gençtürk, 2011)。

在科學方面的迷思概念研究中，如果利用應用概念圖命題的模式以及開放式的問答 題可以更有效的了解學生對此概念的理解程度，以便於後續的分析與矯正學生的認知 (Lwo et al., 2013)。利用概念式的方法配合學生自行體會新的觀點，且了解整個問題 的前因後果一步一步的思考該歷程，並與其他背景知識與相關方面問題融會貫通延伸應 用。

當確定學生有哪些迷思概念，可以利用直述的方式來告知並釐清正確的觀念與迷思 的原因，這是最簡單也是最直接的方式，也可以使用視覺化的圖片或影音媒體來輔助釐 清過程，學生可以更具體的了解該現象或問題的成因(Brinko, 2008)。

在數學之代數課程概念裡，如何釐清錯誤的運算思維或建立一個穩固的概念。可以 在教數學時利用範例式的教學來引導學生的想法。在範例的演練時可以讓學生了解在類 似的狀況下是如何解決的，並最後自己實際操作與思考要使用哪些程序才可以有更佳的 效率(Booth, 2011)。

在理化方面的迷思概念，教學上可以改進為，(1)將相似的概念ㄧ同教學並強調其 差異性與定義。 (2)在教導某概念時可以把相關的知識連結起來，讓學生有正確的概念 連結。(3)教學時可以利用文字與圖表來加強所需說明的科學概念(陳建偉, 2008)。多 利用圖像解釋給學生了解以及動手做相關的實驗活動，讓學生自主測試該現象會有更深 刻的體會。老師也可以利用分組的討論互動互相發現彼此迷思概念並一齊釐清與矯正 (彭泰源 & 張惠博, 1999)。

10

第二節 程式設計之迷思概念

一、 程式設計學習困難

學生在學習基礎的程式設計時一直都有困難之處。在一些情況下是知道問題的方向 且了解要如何解決，但是在不熟悉此程式語言的規則、語法與相關指令下，難以在裡想 的處理想法下順利解決問題。一些則是在教學上已學會了一些基礎的觀念與相關程式語 法、語意，但可能因為所了解的知識是片斷、不清楚的或無連續、相關性，所以產生了 一些錯誤的概念導致在程式設計上會有所困難。而大部分對於具體的語意轉化成抽象的 語法上有很大的困難，像是在「物件」的概念中有些人是因為根本不了解所以沒有產生 迷思概念，這些都是教學上值得關注的議題(Kaczmarczyk, Petrick, East, & Herman, 2010)。

學生會對程式設計感到困難不單單是因為抽象的概念所造成，也因為程式結構的問 題所疑惑。例如: 動態程式部分學生通常不是因為單一概念所造成困難，而是伴隨著多 種問題所造成且需要將困難劃分為多個子問題在逐步克服(Bonar & Soloway, 1985;

Danielsiek et al., 2012; Du Boulay, 1986)。所以教學模式與教材設計就相當重要，

要有效的提升學生程式設計概念與程式技術能力並具備自我練習、思考的機會。 最難 學習的概念往往是整合全部程式碼的題目，而非單一的概念。需要了解整體的運作與細 節關係才能完全的了解。 還有一部分是學生了解該程式設計概念，但是當要做相關應 用時就會感到困難。這要配合相關教材的多次自我練習才能建立穩固的概念與應用能力 (Lahtinen et al., 2005)。

新手程式設計者有大量「脆弱知識」的現象包括「不完全的」、「難以存取 的」、「時常誤用」的狀況。「脆弱知識」(fragile knowledge)分為四種:部分知識 (Partial knowledge)是一個很直接的狀況，就是學生可能不記得或是根本沒有學過那 樣的知識以至於陷入一個僵局之中。惰性知識(Inert knowledge)此情況就是學生沒辦 法擷取他們的指令知識，在腦中是有的映象的，只是拿不出來。錯位知識(Misplaced knowledge)是指學生把某些指令結構寫在不該出現的程式碼中，所以會導致程式錯 誤。混合知識(Conglomerated knowledge)是指學生寫出的程式碼中包含了多種語意和 語法的結構，為了達到題目的要求但卻因不恰當的混雜程式碼而導致錯誤(D. Perkins

11

& Martin, 1986; Spohrer & Soloway, 1986)。

二、

程式設計常見迷思概念

程式設計迷思概念是指程式設計該科目，學習者所發生的概念誤解或錯誤應用，進 而導致程式的錯誤狀況。在程式設計的課程中也是有很多的迷思概念，物件導向、變數 狀態、迴圈、判斷式等觀念都是學習者常常有困難的地方(Kaczmarczyk et al., 2010;

D. N. Perkins & Simmons, 1988; Sekiya & Yamaguchi, 2013)。

許多的研究顯示在程式設計的學習中要提高學習成效都要正確的觀念與做法。而在 這過程中學生如有一些迷思概念存在著，往往會降低生產力或寫出很多有問題的程式。

尋找學生在學習程式設計時的迷思概念，大多都是無法直接的發現，這些問題要在親自 去實作或程式執行時才會被發覺。例如:在時間複雜度的演算法裡程式碼越短、變數越

尋找學生在學習程式設計時的迷思概念，大多都是無法直接的發現，這些問題要在親自 去實作或程式執行時才會被發覺。例如:在時間複雜度的演算法裡程式碼越短、變數越